Non-contact laser microdissection and pressure catapulting: Automation via object-oriented image processing

Abstract

Laser Microdissection and Pressure Catapulting (LMPC) is a well-known non-contact method to isolate and collect specific cells from complex animal or plant tissues or living cultured cells. Thus, it is enabling pure and homogeneous sample preparation resulting in an eminent increase in the specificity of versatile downstream molecular analyses, like e.g., different PCR, nucleic acid and protein microarray analysis. An important innovation is the integration of computer-assisted recognition methods by object-oriented image processing. Here we show the automated recognition of sample material by applying object-oriented image processing on parameters like, e.g., density, area, neighborhood and shape. Coupled with this kind of software modules, the LMPC system is able to detect, isolate and finally capture the specimen of interest in a fully automated manner. Differential analysis of individual tissues and single cells will eliminate the averaging effect and allow the discovery of detailed differences between various cell types. Laser Microdissection und Pressure Catapulting (LMPC) ist eine etablierte und berührungsfreie Methode, Zellen aus komplexen tierischen oder pflanzlichen Geweben oder aus lebenden Kulturen spezifisch zu isolieren und zu sammeln. Dadurch wird eine saubere und homogene Probenpräparation gewährleistet, bei der die Aussagekraft einer Vielzahl nachgeschalteter molekularer Analysen steigt. Beispiele hierfür stellen verschiedene PCR-, Nukleinsäure- und Protein-Microarray-Untersuchungen dar. Die Integration computergestützter Erkennungsmethoden ist eine wichtige Weiterentwicklung dieser Technologie. In dieser Arbeit zeigen wir die automatische Erkennung von Probenmaterial durch die Anwendung so genannter objektorientierter Bildverarbeitung. Hierbei werden Parameter wie Objektdichte, Fläche, Nachbarschaftsbeziehungen oder die Form zur Erkennung herangezogen. Die Verbindung derartiger Software mit einem LMPC-System erlaubt die Erkennung, Isolierung und das automatische Sammeln der Probe in nur einem Arbeitsgang. Differenzierte Analysen einzelner Gewebe und Zellen führen zum Ausschluss von Mittelungseffekten. Sie erlauben die detaillierte Untersuchung verschiedener Zelltypen, wobei Unterschiede deutlich zu Tage treten.